Smart room systems for retrofitted educational buildings
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2018-06-11
Department
Major/Subject
Energy Systems for Industry and Communities / Building Energy Technology
Mcode
ENG21
Degree programme
Master's Programme in Energy Technology (EEN)
Language
en
Pages
68+4
Series
Abstract
Smart technologies in buildings can improve user satisfaction, energy efficiency and the performance of technical systems. Demand-based ventilation and heating solutions are used to achieve great indoor environment quality energy efficiently. The European Commission has introduced a Smart Readiness Indicator in the new Energy performance of buildings directive, which aims at proving the added value that smart technologies bring to the building owners, users and tenants. The objectives of the thesis are to evaluate how ICT-technology and services can be used in buildings through case examples and to integrate different systems to co-operate including building automation, HVAC and a mobile application. The measurements were conducted in seven rooms in Aalto University’s Undergraduate center. The main improvements were: the monitoring and controllability of the variable air volume ventilation- and water radiator heating-system through Aalto space – mobile app, occupancy measurements and the collection of user satisfaction feedback. The VAV-ventilation system in the case rooms worked as designed. The CO2 concentration varied with each room, but the temperatures were nearly identical and stable. Three different control strategies for the ventilation were tested, where the combination of both temperature and CO2 concentration proved to be the best solution. The ratio between exhaust and supply air flows varied from room to room, best being 100% and worst 60%. This difference could be seen in the results of the pressure differences over the building envelope. This measurement was used to assess the performance of the ventilation system. All rooms were underpressured and there was a clear difference between day and night time pressures difference over the building envelope. During the night, the air handling unit of the zone serving the case rooms was not operating. Still during the nights, some general exhaust fan operating causing the greater underpressure. Room occupancy was measured with image- and CO2 concentration-based methods. Image-based methods provided varying results. The Kinect sensor had problems in identifying people, but the AXIS-3045 worked well with 95% accuracy. CO2 concentration-based method was accurate to one person 66% of the time and 89% accurate in identifying if the room is occupied or not. The error is caused by the latency of change of the concentration in the rooms. Also, the CO2 generation rates by humans and the accuracy of the supply and exhaust air flows can cause errors. User satisfaction in the rooms was measured with a paper survey and through Aalto space – mobile app. The results indicate that people are quite satisfied with the rooms as through the paper survey 71% answered +/- 1 on the PMV scale and through Aalto Space 84% answered either four or five stars out of five. Nearly half rated the indoor temperature as slightly cool/cool or cold. The indoor temperature was considered to be acceptable by 69% and the air quality by 79% of the respondents.Rakennusten älykkäät teknologiat parantavat käyttäjätyytyväisyyttä, energiatehokkuutta sekä rakennusten elinikää. Tarpeenmukaisen ilmanvaihdon ja lämmityksen ratkaisuilla saavutetaan energiatehokkaasti korkeatasoinen sisäilmaston laatu. Euroopan komissio on julkaissut uuden Smart Readiness indikaattorin, jonka tarkoituksena on korostaa älykkäiden teknologioiden tuoma lisäarvo rakennusten omistajille, käyttäjille sekä asukkaille. Tämän työn tavoitteena on arvioida miten ICT-teknologiaa ja palveluita voidaan käyttää rakennuksissa esimerkkitapausten avulla sekä integroida eri taloteknisiä ja muita järjestelmiä, kuten rakennusautomaation ja LVI:n sekä mobiilisovelluksen yhteen. Mittaukset toteutettiin seitsemässä huoneessa Aalto-yliopiston Kandidaattikeskuksessa. Tärkeimmät parannukset olivat: muuttuvan ilmavirtasääteisen ilmanvaihdon sekä vesiradiaattorijärjestelmän seuranta sekä ohjaus Aalto Space-mobiilisovelluksella, huoneiden käyttöasteen mittaus sekä käyttäjätyytyväisyys palautteen kerääminen. Muuttuva ilmavirtasääteinen ilmanvaihto toimi huoneissa kuten se oli suunniteltu. Sisäilmaolosuhteet vaihtelivat huoneiden välillä hiilidioksidipitoisuuden osalta, mutta lämpötila oli lähes identtinen jokaisessa huoneessa. Huoneissa testattiin kolmea eri ilmanvaihdonohjausstrategiaa, joista lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden yhteisohjaus osoittautui parhaaksi ratkaisuksi. Myös tulo- ja poistoilmavirtojen suhde vaihteli huoneissa. Muutamissa huoneissa ilmavirrat olivat noin 100 % tasapainossa ja joissakin huoneissa suhde oli jopa 60 %. Tämä ero näkyi esimerkiksi huoneiden paine-eroissa rakennuksen vaipan yli. Paine-ero mittauksia tehtiin arvioidakseen ilmanvaihtojärjestelmän toimivuutta. Kaikki huoneet olivat alipaineisia. Alipaine oli selvästi suurempi öisin kuin päivisin. Tämä muutos johtuu siitä, että huoneiden ilmanvaihtokone on öisin pois päältä, mutta rakennuksessa on muita poistoilmanvaihtokoneita päällä. Käyttäjätyytyväisyyttä mitattiin kuudella kysymyksellä paperisena sekä Aalto Space -mobiilisovelluksen avulla. Tulokset osoittavat, että ihmiset ovat melko tyytyväisiä huoneiden sisäilmastoon, sillä paperikyselyiden kautta 71 % vastasi +/- 1 PMV-asteikolla ja Aalto Spacen kautta 84 % vastasi joko neljä tai viisi tähteä viidestä. Lähes puolet vastaajista kertoi sisälämpötilan olevan hieman viileä, viileä tai kylmä. Hyväksyttävänä sisälämpötilaa piti 69 % ja ilmanlaatua 79 % vastaajista.Description
Supervisor
Kosonen, RistoThesis advisor
Jokisalo, JuhaKeywords
smart readiness indicator, user satisfaction, variable air volume ventilation, room occupancy, user controllability, Aalto Space